我遇到一个情况，如果能够优化掉不必要的 realloc 调用将非常有用。然而，似乎 Clang 和 GCC 都不会这样做 (Compiler Explorer (godbolt.org))，尽管我看到对多个 malloc 调用进行了优化。
示例：
void *myfunc() {
void *data;
data = malloc(100);
data = realloc(data, 200);
return data;
}
我期望它被优化为以下内容：
void *myfunc() {
return malloc(200);
}
为什么Clang和GCC都没有对其进行优化处理？ - 他们不被允许这样做吗？
他们不能这样做吗？
也许是因为角落里的功能差异，这种情况下没有进行优化。
如果剩余150字节可分配内存，
data = malloc(100); data = realloc(data, 200);将返回NULL，消耗了100字节（并泄漏了）并且剩余50字节。
data = malloc(200);将返回NULL，没有消耗任何字节（也没有泄漏），并且剩余150字节。
在这种特殊情况下具有不同的功能可能会阻止优化。
编译器可以优化掉realloc吗？
也许 - 我认为这是允许的。然而，可能不值得增强编译器以确定何时可以进行优化。
当...可能设置了一些内存时，成功的malloc(n); ... realloc(p, 2*n)与malloc(2*n);不同。
即使是空代码，那个编译器的设计也可能无法确保...没有设置任何内存。
char *data = malloc(100); if (data == NULL) { return NULL; } *data = 1开始，那么这两个函数就不同了。使用realloc()复制前100个字节时，编译器可能没有看到复制未初始化的内容在你的代码中并不重要。顺便说一下：第二个编译器是C++而不是C。建议将C与C进行比较。 - chux - Reinstate Monicamalloc(n); ... realloc(p, 2*n)与malloc(2*n);不同，当...可能设置了一些内存时。编译器的设计可能超出了...代码未设置任何内存的保证范围。 - chux - Reinstate Monicamalloc(n); ... realloc(p, 2*n) 和 malloc(2*n); ... 有什么不同？ - Andrew Svietlichnyy如果一个编译器打包了自己独立版本的malloc/calloc/free/realloc，且作者认为这样做值得付出的努力，那么它可以合理地执行所示的优化。即使是链接到外部提供的函数的编译器，如果记录了它不把这些函数的调用顺序视为可观察的副作用，仍然可以执行这样的优化，但这种处理可能会更脆弱一些。
如果在malloc()和realloc()之间没有分配或释放存储空间，当执行malloc()时就已经知道realloc()的大小，并且realloc()的大小大于malloc()的大小，则将malloc()和realloc()操作合并成单个更大的分配可能是有意义的。但是，如果内存状态在此期间发生改变，这种优化可能会导致本应成功的操作失败。例如，给定以下序列：
void *p1 = malloc(2000000000);
void *p2 = malloc(2);
free(p1);
p2 = realloc(p2, 2000000000);
在p1被释放之后，系统可能才有2000000000个字节可用于p2。如果更改代码如下：
void *p1 = malloc(2000000000);
void *p2 = malloc(2000000000);
free(p1);
这将导致分配p2的失败。因为标准从未保证分配请求会成功，所以这种行为不算不符合标准。另一方面，以下也是“符合标准”的实现：
void *malloc(size_t size) { return 0; }
void *calloc(size_t size, size_t count) { return 0; }
void free(void *p) { }
void *realloc(void *p, size_t size) { return 0; }
这样的实现或许可以被认为比大多数其他实现更加“高效”，但除了在罕见情况下上述函数被调用但从未执行的代码路径中，很难将其视为非常有用。
我认为标准显然允许优化，至少在像原始问题中那样简单的情况下是可以的。即使在可能导致操作失败的情况下，标准仍然允许这种优化。很可能，许多编译器没有执行此优化的原因是作者认为收益不足以证明确定案例安全且有效所需的努力。
realloc()的新大小小于10X，那么它可以假设对象不会改变位置。然而，我不知道这种优化是否仍然被当前标准允许。也许可以。 - Greg A. Woods编译器允许优化多次调用被认为是纯函数的函数，即没有任何副作用的函数。
所以问题是realloc()是否是一个纯函数。
C11标准委员会草案N1570对realloc函数进行了如下说明：
请注意编译器无法在编译时预测每次调用将返回的指针值。这意味着7.22.3.5 realloc函数 ... 2.
realloc函数释放指针ptr指向的旧对象，并返回一个指针，该指针指向大小由size指定的新对象。新对象的内容应与释放前的旧对象相同，不超过新旧大小的较小者。新对象中超出旧对象大小的任何字节具有未确定值。返回值 4.
realloc函数返回一个指向新对象的指针（可能具有与旧对象指针相同的值），如果无法分配新对象，则返回空指针。
realloc()不能被视为纯函数，编译器无法优化多次调用它。但是你没有检查第一个malloc()的返回值，而你在第二个realloc()中使用了它。它也有可能是NULL。
如果编译器不想对第一个调用进行假设并将其优化为单个调用，那该怎么办？
接下来还有另一种可能的情况。FreeBSD曾经有一个realloc()函数，它基本上是使用malloc + memcpy + free旧指针的方式实现的。
假设只剩下230字节的可用内存。在这种实现中，ptr = malloc(100)后面跟着realloc(ptr, 200)会失败，但是单独执行malloc(200)却会成功。
我的理解是这样的优化可能被禁止（特别是对于-确实不太可能的情况，即malloc成功但随后的realloc失败）。
你可以假设malloc和realloc总是成功的（这违反了C11标准，n1570；还可以看看我关于malloc的玩笑实现）。在这个假设下（严格来说是错误的，但一些Linux系统有内存过度承诺来给出这种幻觉），如果你使用GCC，你可以编写自己的GCC插件来进行这样的优化。
我不确定是否值得花费几周甚至几个月的时间编写这样一个GCC插件（实际上，您可能希望它在处理malloc和realloc之间的某些代码时进行处理，那么情况就不是那么简单了，因为您必须表征和检测这种中间代码是否可接受），但这是您自己的选择。
malloc函数的库，该怎么办？ - Gerhardh